基于风险分析的天然气管道工程工期计算研究.pdf

■■ 研究探讨 石油- 程建设 基 于风 险分析的天然气 管道 工程工期计算研 究 侯金桥 中石油昆仑燃气有限公司，北京 1 0 0 1 0 1 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 2 2 0 6 。 2 0 1 5 ． 0 5 ． 0 0 5 摘要 科学地分析和计算施工进度，对合理进行施工进度控制具有重要意义。结合天然气管道项 目特点，在风险分析 基础上对天然气管道项目工期计算方法进行研究。在强制评分法与层次分析法的基础上， 建立了基于强制评分 法的工期风险层次分析模型。通过在全概率条件下工期风险权重的计算 ，定义了工期风险权重与 P E R T网络时 间参数关系的算法，建立了基于工期风险权重的 P E R T网络时间参数计算模型，应用蒙特卡洛方法求解。在上 述工作的基础上，制订了完整的天然气管道工程工期风险分析流程 ，搭建了管道工程工期风险权重与工期计算 的联系。 关键词 HOU J i n q i a o P e t r o c h i n a K u n l u n G a s C o ． ，L t d ． ，B e ij i n g 1 0 0 1 0 1 ，C h i n a Ab s t r a c t S c i e n t i f ic a n a l y s i s a n d c a l c u l a t i o n o f p r o j e c t s c h e d u l e a r e i mp o r t a n t t o c o n t r o f r e a s o n a b l e c o n s t r u c t i o n s c h e d u l e ． T h i s t h e s i s s t u d i e s t h e n a t u r a l g a s p i p e l i n e p r o j e c t s c h e d u l e c a l c u l a t i o n me t h o d b a s e d o n r is k a n a l y s i s a n d c o mb i n e d wi t h t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f n a t u r a I g a s p i p e l i n e p r o j e c t ， 0n t h e b a s i s o f F D me t h o d a n d AH P me t h o d 。 it e s t a bl i s h e s t h e d ur a t i on r i s k an a ly t i c h i er a r c h y m o de 1 ． Thr o ug h t h e c a l c u l a t ion o f a c t ivit y du r a t i o n r i s k wei g h t s wh i c h u n d e r t o t a I p r o b a b i l it y c o n d it i o n s ， t h e a l g o r it h m o f d u r a t i o n r i s k we i g h t a n d P E R T n e t wo r k t i me p a r a me t e r s s d e f i n e d，t h u s t h e mo d e I o f P E R T n e t wo r k t i me p a r a me t e r s b a s e d o n t h e s c h e d u l e r i s k we i g h t s i S s e t u p ， a n d t h e Mo n t e Ca r l o me t h o d S a p p l ie d ． B a s e d o n t h e a b o v e wo r k ， t h e i n t e g r a t e d a c t i v i t y d u r a t i o n r i s k a n a l y s i s p r o c e s s o f r o u t e e n g i n e e r i n g i n n a t u r a I g a s p i p e l i n e p r o j e c t i S wo r k e d o u t ． T h e r e l a t i o n o f p i p e l i n e p r o j e c t d u r a t i o n r i s k we i g h t a n d s c h e d u l e c a l c u l a t io n i S s t r u c t u r e d ． K e y wor d s r isk；n a t ur al g a s p i pe l i n e；s c h ed ul e c alcu l a t i on； M on t e Ca r l o m e t ho d； PERT 天然气管道项目工期目标的实现对企业与社会 有着重要的意义，而工期风险管理对工期目标的实现 起着至关重要的作用。建设单位往往比较重视工期目 标的设定，而忽略了工期风险的识别、分析、应对的 过程，或者采用方法不当等 ，造成工期管理失控。 国内对工程项目工期风险的研究分为两个方面 ■■●2 0 2 0 1 5年 1 0月 一 方面是对工程项目工期风险因素与风险因素的传递 机理的研究，一般通过定性的方法进行分析 ，主要包 括头脑风暴法、结构化半结构化访谈法等n 。另一 方面是对项目工期预测模型的改进和模拟 ，一般通过 定量或者半定量的方法进行分析，主要包括计划评审 技术方法 以下简称 P E R T P r o g r a m／ P r o j e c t E 侯金桥 基于风险分析的天然气管道工程工期计算研究 v a l u a t i o n a n d R e v i e w T e c h n i q u e 、蒙特卡洛方法、 模糊网络计划和模糊综合评判法等 。 对工期风险的研究成果在房屋建设领域得到了一 定的应用 ，但受到天然气管道项目起步较晚等原因限 制 ，对此类项目的研究仍然较少。现有工期风险的研 究成果不能直接借鉴，需要结合天然气管道项目的特 点与风险因素 ，进行适应性改进。 1 建立天然气管道建设项目 WB S R B S 矩阵 管道工程中，同一风险因素对项目不同阶段、不 同部位和工作的工期会有不同的影响。如 不可预见 的工程地质条件在管沟开挖作业中经常遇到，而在管 道焊接与回填等作业中却不会遇到。将工作分解结构 以下简称 WB S 与风险分解结构 以下简称 R B S 关联 ，不仅可以判断出风险对管道工程不同阶段的影 响，也可以判断出不同风险在管道工程同一阶段对各 项工作的影响。 项目的进度计划是以工序工期为基础的 ，利用 P E R T方法进行网络计算也是 以工序的 “ 三时估计” 为基础，这样不仅可以提高工期估计的可靠性 ，也更 容易进行量化计算。如果对项目分解的层次较少，末 层结构未分解至作业层次 ， “ 三时估计”中的 。 、m、 6 值将无法量化计算 ，仅凭经验与专家判断将可能造 成数据的较大失真，因此 WB S应尽量 m Y L ； 。如一般 线路工程可分解至测量放线、扫线、运管等作业层次。 在 WB S R B S矩阵中，某个作业所对应的某种 风险状态分为 “ 有 ”和 “ 无” ，当某项风险对某项工 作的工期产生影I] r B ,- t ，该项风险与该项工作所对应的 单元格取值为 “ 1 ” ，当某项风险对某项工作的工期不 产生影1] 8 8 I ，该项风险与该项工作所对应的单元格取 值为 “ 0 ” 。 2 基于强制评分法的工期风险层次分析模型 强制评分法通俗易懂、操作方便 ，被广泛用于 工程实践 ，在实际操作 中只需对各 因素两两比较 ， 根据重要性确定因素得分 ，再将 同一 因素得分累加 除以总得分 ，得出该因素的重要J l1生 系数 ；层次分析 法是通过建立层次结构模型 ，构造对比矩阵 ，计算 权向量 ，并对其进行一致性检验等过程实现对指标 的定量分析。两种方法在指标权重的计算上有相似 之处 都是通过因素的两两比较确定指标权重 ，都 是在定性研究的基础上进行定量研究的方法。两种 方法也有其自身特点 ，比如 强制评分法实施简单 ， 研究探讨 _ 容易操作 ，计算的权重带有主观性、模糊性 ，不需 要进行一致性检验 ；层次分析法准确性高 ，需要一 致性检验 ，但工程实施过程中很难精确量化打分 ， 对实施人员的素质要求较高。 本文通过两种方法的结合建立基于强制评分法的 工期风险模糊层次分析模型。 1 建立层次结构模型。在深入分析实际问题 的基础上 ，将有关的因素按照不同属性自上而下分解 成若干层次 ，同一层的因素从属于上一层的因素或对 上一层因素有影响，同时受到下一层因素的作用。最 上层为目标层 ，通常只有一个因素 ，最下层为对象 层 ，中间层可以有一个或几个层次，通常为准则层或 指标层。 2 构造对比矩阵。从层次结构模型的第二层 开始，对于从属于上一层的诸因素 ，进行两两比较 ， 按照强制评分法，确定因素的指标得分。 3 计算指标权重。同层次结构内部指标权重 之和为 1 ，层次内指标权重按9 因素指标得分除以各 因素总得分计算，因素指标得分为本指标权重乘以其 隶属的层次结构权重。 4 因素权重排序。按照因素指标得分的大小 进行因素权重排序 ，所有因素权重之和为 1 。 3 定义 P E R T 网络中时间参数值的算法 一 般情况下 ， “ 三时估计 ”的 o 、6值都是通过 专家判断方法确定， o 是不考虑任何风险因素时的完 成时间，即 B 。 0 ，B 表示 分布密度函 数 厂 的累计概率 ；b 是考虑全概率风险时的完成 时间，是最悲观的时间，即 6 0 ，一般通过专 家判断方法确定。m值一般通过施工定额测算确定。 根据预算定额按生产某种产品的社会平均必要劳 动时间来确定其价值和施工定额，按照正常的施工条 件下 ，大多数生产者经过努力能够达到和超过水平的 编制原则 ，n 值的确定可利用施工定额由式 1 计 算得出，m值的确定应当利用预算定额计算得出。 1 口的确定 n 1 式中旷一 工作的最短持续时间，是完成该作业所 需的最短时间； D 一 最短工作持续时间； p 工作的工程量 ，以实物度量单位表示 ； R 人力或机械设备的数量 ，以人数或台数 l研究探讨 石 油l {jc 建设 表 ； Js 施 工产量定额 ，以单位时间完成的工程 量表示 ，S 定额计量单位 ／ 施工定额 含量。 2 m的确定 D m 蒜 2 式中 m 工作正常持续时间，指在正常工况下一 般企业均可以完成该工作的时间； D 工作持续时间； s 一 预算产量定额，以单位时间完成的工程 量表示，S r n 定额计量单位 ／ 预算定额 含量。 3 时间参数 b为工作最长 持续时间 ，是考 虑管道工程各种工期风险因素后的最长工作 时间 ， 是最难通过计算估算的时间参数。基于强制评分法 的工期风险层次分析模型是在全概率条件下 ，由各 因素两两比较确定，是在风险发生概率均为 1 0 0 ％ 条件 下 ，对风险 因素发生时工期受影响程度 的比 较。 由 虹 ， ∑“ 可知 l 5i 1 厶 i S 只要确定一个风险发生时对工序工期的影响大 小 ，就可以按下式推算出整个风险因素对工序工期的 影响。 即 b m m血 m ∑靠 3 I 式中 各种风险因素造成工序工期增加值 ； 第 种风险造成的工序工期增加值； 广 _ 一第 种因素在该工序所涉及的所有因素 中的权重。 4 建立基于蒙特卡洛方法的 P E R T 网络求解 模 型 天然气管道工程工期风险的蒙特卡洛方法仿真步 骤为 1 编制管道工程网络计划 ，确定时间参数。 2 计算 分布形状参数 r 和 s 。 3 随机抽样得出 。 4采用 C P M方法，计算第 次仿真时的工 期 。 5 通过对 的 Ⅳ次模拟 ，得到管道工程计算 工期集合 { } ，分别计算平均值 、标准差。 5 基于风险的天然气管道项NT期计算流程 根据蒙特卡洛方法仿真步骤建立天然气管道工程 工期风险分析流程 ，见图 1。 图 1 基于风险的天然气管道项目工期计算流程示意 6 结束语 通过建立天然气管道工程工期风险 WB S R B S 矩阵，表明同一风险因素对不同作业的影响是不同 的，有的风险因素贯穿于各个作业过程 ，有的仅对几 个工序有影响。 在强制评分法与层次分析法的基础上 ，建立了基 于强制评分法的工期风险层次分析模型 ，该方法与层 次分析法相比具有更强的操作性 ，便于推广。 侯金桥 基于风险分析的天然气管道工程工期计算研究 通过对工期风险权重的计算 ，风险影响观测 ，建 立了风险权重与 P E R T网络中的三个时间参数 a 、m、 b的联系，建立了基于工期风险权重的 P E R T网络时 间参数计算模型。修正了 o 、 值计算的方法。通过 以工序的各个工期风险影响大小的权重与实际实施过 程中某种易于观测到的工期影响为基础，建立时间参 数 b的计算模型。使得 P E R T网络计算中不再单纯地 依赖于专家判断方法。同时也为利用蒙特卡洛方法进 行工期模拟提供了数据基础。 建立了天然气管道工程工期风险分析流程 ，搭建 了管道工程工期风险权重与工期计算的联系。 参考文献 ⋯ 张云波． 工程项目工期延误原因分析【 J ] 华侨大学学报 自然科 学版 ， 2 0 0 3 ， 2 4 4 3 6 9 3 7 3 ． 【 2 】 兰定筠． 政府投资项目代建制制度设计研究【 D 】重庆 重厌大学， 2 0 08 1 04-1 1 7． 【 3 1 祝迪飞． 奥运场馆建设项目工期风险度量框架[ J 】 l 清华大学学报 自然科学版 ， 2 0 0 7 ， 4 7 6 7 6 7 8 0 【4 】 祝迪飞奥运场馆建设风险量度量设计 ⋯ 工程管理学报 ， 2 O l o ， 2 41 2 3 2 8 【 5 】陈耀明． 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